子进程的异步等待方式
⼀个进程在终⽌时会关闭所有⽂件描述符,释放在⽤户空间分配的内存,但它的PCB还 保留着,内核在其中保存了⼀些信息:如果是正常终⽌则保存着退出状态,如果是异常终 ⽌则保存着导致该进程终⽌的信号是哪个。这个进程的⽗进程可以调⽤wait或waitpid 获取这些信息,然后彻底清除掉 这个进程。我们知道⼀个进程的退出状态可以在Shell中 ⽤特殊变量$?查看,因为Shell是它的⽗进程,当它终⽌时Shell调⽤wait或waitpid得到它的退出状态同时彻底清除掉这个进程。
父进程调用wait()和waitpid()函数等待子进程时，⽗进程可以阻塞等待⼦进程结束,也可以⾮阻塞地查询是否有⼦进程结束等待清理(也就是轮询的⽅式)。采⽤第⼀种⽅式,⽗进程阻塞了就不 能处理⾃⼰的⼯作了;采⽤第⼆种⽅式,⽗进程在处理⾃⼰的⼯作的同时还要记得时不时地轮询⼀ 下,程序实现复杂。
1.wait()和waitpid()
（1）wait 函数：用来等待任何一个子进程退出，由父进程调用。
1 #include<sys/types.h> 2 #include<sys/wait.h> 3 pid_t wait(int* status);
返回值：成功返回被等待子进程的pid，失败返回-1；
status：输出型参数，拿回子进程的退出信息。不关⼼则可以设置成为NULL，如果参数status不为空，则进程终止状态被保存于其中；
wait方式：阻塞式等待，等待的子进程不退出时，父进程一直不退出；
目的：回收子进程，系统回收子进程的空间。
依据传统，返回的整形状态字是由实现定义的，其中有些位表示退出状态（正常返回），其他位表示信号编号（异常返回），有的位表示是否产生了一个core文件等。 终止状态是定义在 sys/wait.h中的各个宏，有四个可互斥的宏可以用来取得进程终止的原因。
WIFEXITED：若为正常终⽌⼦进程返回的状态，则为真。可以执行宏函数 WEXITSTATUS获取子进程状态传送给exit、_exit或_Exit的参数的低8位。（查看进程是否正常退出）
WIFSIGNALED：若为异常终⽌⼦进程返回的状态(收到⼀个未捕捉的信号)，则为真。可以执行宏函数WTERMSIG取得子进程终止的信号编号。另外，对于一些定义有宏WCOREDUMP宏，若以正常终止进程的core文件，则为真。
WIFSTOPPED ：若为当前暂停子进程的返回的状态，则为真，可执行WSTOPSIG取得使子进程暂停的信号编号。
WIFCONTINUED：若在作业控制暂停后已经继续的子进程返回了状态，则为真，仅用于waitpid。
举例： 1. 正常创建⽗⼦进程，⼦进程正常退出，⽗进程等待，并获取退出状态status。调⽤该宏，查看输出结果（正常为⾮0，或1）。 2. 正常创建⽗⼦进程，⼦进程pause()，⽗进程等待，并设置获取退出状态status， kill杀掉⼦进程。调⽤该宏，查看输出结果（结果为0）。2. 若WIFEXITED⾮零，返回⼦进程退出码，提取进程退出返回值，如果⼦进程调⽤exit(7),WEXITSTATUS(status)就会返回7。请注意,如果进程不是正常退出的,也就是说,WIFEXITED返回0,这个值就毫⽆意义.。
（2）waitpid:
1 #include<sys/types.h> 2 #include<sys/wait.h> 3 pid_t waitpid(pid_t pid,int* status,int options);
1>参数
从参数的名字pid和类型pid_t中就可以看出，这里需要的是一个进程ID。但当pid取不同的值时，在这里有不同的意义。
pid>0时，只等待进程ID等于pid的子进程，不管其它已经有多少子进程运行结束退出了，只要指定的子进程还没有结束，waitpid就会一直等下去。
pid=-1时，等待任何一个子进程退出，没有任何限制，此时waitpid和wait的作用一模一样。
pid=0时，等待同一个进程组中的任何子进程，如果子进程已经加入了别的进程组，waitpid不会对它做任何理睬。
pid<-1时，等待一个指定进程组中的任何子进程，这个进程组的ID等于pid的绝对值。
status参数与wait()函数的基本相同。
options参数 当options参数为0时，与wait功能相同，仍是阻塞式等待，不提供额外功能，如果为下列常量按位或则提供更多功能：
WCONTINUED：若实现支持作业控制，那么由pid指定的任一子进程在暂停后已经继续，但状态尚未报告，则返回状态
WNOHANG：若由pid指定的子进程并不是立即结束，则waitpid不阻塞，即此时以非阻塞方式（轮询式访问的必要条件）等待子进程，并且返回0。若正常结束，则返回该⼦进程的ID。
WUNTRACED：若实现支持作业控制，而pid指定的任一子进程已经暂停，且其状态尚未报告，则返回其状态。
说明： status 并不简简单单是⼀个整形变量，⽗进程和⼦进程之间所有的状态交互都要通过这个int来表⽰，所以这个int的若⼲bit位都是有特殊的含义的，那么这个“int”如何编码就⽐较重要了，和IP地址⼀样，它是⽐较紧凑的，或者说是⽐较拥挤的。status指出了⼦进程是正常退出还是被⾮正常结束的（⼀个进程也可以被其他进程⽤信号结束），以及正常结束时的返回值，或被哪⼀个信号结束或进程的退出码是多少等信息，这些信息都被放在整数的不同⼆进制中，所以⽤常规的⽅法读取会⾮常⿇烦，所以开发者就设计了⼀套专门的宏 来完成这项⼯作。
2>返回值：
当正常返回的时候，waitpid返回收集到的子进程的进程ID；
如果设置了选项WNOHANG，而调用中waitpid发现没有已退出的子进程可收集，则返回0；
如果调用中出错，则返回-1，这时errno会被设置成相应的值以指示错误所在；
当pid所指示的子进程不存在，或此进程存在，但不是调用进程的子进程，waitpid就会出错返回，这时errno被设置为ECHILD；
3>waitpid提供了三个wait所没有的功能：
1. waitpid可等待一个特定的进程
2. waitpid提供了一个wait的非阻塞版本
3. waitpid支持作业控制
2.关于SIGCHLD信号
其实,⼦进程在终⽌时会给⽗进程发SIGCHLD信号,该信号的默认处理动作是忽略,⽗进程可以⾃ 定义SIGCHLD信号的处理函数,这样⽗进程只需专⼼处理⾃⼰的⼯作,不必关⼼⼦进程了,⼦进程 终⽌时会通知⽗进程,⽗进程在信号处理函数中调⽤wait清理⼦进程即可。一般情况下父进程收到这个信号的默认处理是忽略这个信号，即就是不做任何处理，但是我们可以通过系统调用API：signal()来进行自定义处理句柄，进行验证，具体代码如下：
（1）验证子进程退出时会给父进程发送SIGCHLD信号
程序完成以下功能:⽗进程fork出⼦进程,⼦进程调⽤exit(1) 终⽌,⽗进程⾃定义SIGCHLD信号的处理函数,在其中调⽤wait获得⼦进程的退出状态并打印。
用kill -l指令查看17号信号：
3.子进程的异步等待方式
（1）异步回收僵尸进程：
fork()之后,非阻塞（异步）等待子进程（回收僵尸）。
fork()之后，子进程和父进程分叉执行，僵尸进程的产生是因为父进程没有给子进程“收尸”造成的，又可以根据危害程度分为下述两类：
总体来说：当子进程结束之后，但父进程未结束之前，子进程将成为僵尸进程。
1）当子进程结束之后，但父进程未结束之前，子进程将成为僵尸进程，父进程结束后僵尸被init进程回收。
2）如果子进程结束了，但是父进程始终没有结束，那么这个僵尸将一直存在，而且随着exec，僵尸越来越多。
（2）实现代码
1 #include<stdio.h>
2 #include<stdlib.h>
3 #include<signal.h>
4 #include<unistd.h>
5 #include<sys/types.h>
6 #include<sys/wait.h>
7 void catchSig(int sig)
8 {
9 printf("father is catching,child is quit\n");
10 //以非阻塞方式等待所有异常退出的子进程
11 pid_t id;
12 while((id = waitpid(-1,NULL,WNOHANG)) > 0)
13 {
14 printf("wait child success:%d\n",id);
15 }
16 }
17 int main()
18 {
19 signal(SIGCHLD,catchSig);
20 pid_t pid1 = fork();
21 if(pid1 == 0)//child1
22 {
23 printf("child1:my pid is %d\n",getpid());
24 exit(-1);//子进程1异常终止
25 }
26 pid_t pid2 = fork();//child2
27 if(pid2 == 0)
28 {
29 printf("child2:my pid is %d\n",getpid());
30 exit(-1);//子进程２异常退出
31 }
32 pid_t pid3 = fork();//child3
33 if(pid3 == 0)
34 {
35 printf("child3:my pid is %d\n",getpid());//子进程3正常运行
36 }
37 while(1)
38 {
39 printf("father is waiting...\n");
40 sleep(1);
41 }
42 return 0;
运行结果：
